CN117386687A - 多路阀、液压系统及工程机械 - Google Patents

多路阀、液压系统及工程机械 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多路阀、液压系统及工程机械，包括包括首联、第一工作联、第二工作联以及尾联；本发明通过在工作联回路中对压力补偿阀连接位置和控制油路的设计，使得复合动作时各工作联主阀芯进油阀口压差相等，确保在流量饱和状态下各工作联流量只与主阀芯进油阀口的开度有关，实现了系统比例分流，确保了整机良好的协调性，同时实现了铲斗回油对动臂下降进油的联间流量再生，在动臂油缸小腔无吸空的前提下保证了动臂下降的快速动作。

Description

多路阀、液压系统及工程机械
技术领域
本发明属于液压工程机械技术领域，尤其涉及一种多路阀、液压系统及工程机械。
背景技术
滑移装载机是一种小型的多功能工程机械，具有良好的机动性和灵活性，可根据作业需要快速更换或挂接多种工作装置，广泛应用于作业场地狭小、地面起伏不平和工作装置切换频繁的场合。滑移装载机液压系统通常包括行走液压系统、工作液压系统及快换液压回路等，其中工作液压系统性能的好坏直接决定了整机性能的优劣。滑移装载机继承了装载机作业效率高的要求，三项和时间(动臂上升的时间、铲斗卸料的时间、动臂下降的时间之和)是整机性能评价的重要指标，此外，动作协调性也对整机操作体验有着很大的影响。目前滑移装载机工作液压系统广泛采用节流系统，比较典型的有Bobcat、JCB品牌，整机速度快，作业效率高，但由于节流系统的固有缺陷，当执行机构需求的流量超过泵最大输出流量即流量饱和时，流量优先供应负载压力较低的执行机构，整机协调性变差，当先进油的工作联阀芯全开时，后续工作联的进油被阻断，对应执行机构停止，无法完成复合动作，同时节流系统冲击较大，作业体验感差。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种多路阀系统及系统，复合协调性好，可按需调整流量分配。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种多路阀系统，包括：包括首联、第一工作联、第二工作联以及尾联；所述首联包括换向阀以及减压阀；所述换向阀的进油口与供油油路连接，出油口与回油油路连接，控制油口与负载反馈油路连接；所述减压阀的进油口与供油油路连接，出油口与负载反馈油路连接，控制油口与负载信号采集油路连接；
所述第一工作联包括第一压力补偿阀和动臂阀芯，所述第一压力补偿阀用于根据负载动态调整动臂阀芯进出油口压差；
所述第二工作联包括第二压力补阀和铲斗阀芯，所述第二压力补偿阀用于根据负载动态调整铲斗阀芯进出油口压差；
所述尾联包括压力补偿节流阀和LS溢流阀，所述压力补偿节流阀的进油口与负载反馈油路连接，出油口与回油油路连接，LS溢流阀的进油口与负载反馈油路连接，出油口与回油油路连接。
结合第一方面，进一步的，所述第一压力补偿阀的进油口与供油油路连接，出油口经单向阀后与动臂阀芯的进油口连接；所述压力补偿阀的控制油路一侧与供油油路以及动臂阀芯的出油油路连接，另一侧与负载反馈油路以及压力补偿阀的出油油路连接；所述动臂阀芯的第一工作油口以及第二工作油口和用于控制动臂动作的动臂工作口相连，第三工作油口和回油油路连接，动臂阀芯的出油油路经由第一LC反馈单向阀和负载信号采集油路连接，流量再生阀的进油口与铲斗阀芯的第四工作油口相连，出油口与动臂阀芯的第一工作油口相连。
结合第一方面，进一步的，所述第二工作联还包括阀前单向阀；所述阀前单向阀的进油口与供油油路连接，出油口与铲斗阀芯的进油口连接，铲斗阀芯的第一工作油口与第二工作油口和用于控制铲斗动作的工作口相连，第二压力补偿阀的进油口与铲斗阀芯的第三工作油口的出口油路连接，第二压力补偿阀出油口与回油油路连接；第二压力补偿阀的控制油路一侧与铲斗阀芯的出油油路连接，另一侧与负载反馈油路连接；铲斗阀芯的出油油路经由Lc反馈单向阀后与负载信号采集油路连接。
结合第一方面，进一步的，包括：第一缓冲吸油阀和第二缓冲吸油阀；所述第一缓冲吸油阀的进油口与用于控制动臂动作的动臂工作口相连，出油口与回油油路相连，所述第二缓冲吸油阀的进油口与用于控制铲斗动作的铲斗工作口相连，出油口与回油油路T相连。
结合第一方面，进一步的，所述动臂阀芯采用三位五通型式，所述动臂阀芯包括：
结合第一方面，第一工位，所述动臂阀芯的进油口与第二工作油口以及出油油路连通，第一工作油口与第三工作油口连通；
第二工位，所述动臂阀芯的第一工作油口、第二工作油口以及进油口封闭，第三工作油口与出油油路连通；
第三工位，所述动臂阀芯的进油口与第一工作油口以及出油油路连通，第二工作油口与第三工作油口连通。
结合第一方面，进一步的，第二工位，所述铲斗阀芯的第一工作油口、第二工作油口以及进油口封闭，第三工作油口与出油油路连通；
第三工位，所述铲斗阀芯的第二工作油口与第三工作油口连通，进油口与第一工作油口以及出油油路连通。
结合第一方面，进一步的，所述第一压力补偿阀采用两位两通型式，包括：
第一工位，所述第一压力补偿阀的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第一压力补偿阀的进油口与出油口封闭。
结合第一方面，进一步的，所述第二压力补偿阀包括：
第一工位，所述第二压力补偿阀的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第二压力补偿阀的进油口与出油口封闭。
结合第一方面，进一步的，所述动臂阀芯分别与第一先导油路、第二先导油路连接。
结合第一方面，进一步的，所述铲斗阀芯分别与第三先导油路、第四先导油路连接。
第二方面，提供了一种液压系统，包括第一方面任意一项的多路阀。
第三方面，一种工程机械，包括第二方面述的液压系统。
本发明有益效果：本发明通过在工作联回路中对压力补偿阀连接位置和控制油路的设计，使得复合动作时各工作联主阀芯进油阀口压差相等，确保在流量饱和状态下各工作联流量只与主阀芯进油阀口的开度有关，实现了系统比例分流，确保了整机良好的协调性，同时实现了铲斗回油对动臂下降进油的联间流量再生，在动臂油缸小腔无吸空的前提下保证了动臂下降的快速动作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更好地理解本发明，下面对本发明技术方案中的相关技术进行说明。
如图1所示，本发明公开了一种多路阀系统，包括首联、尾联和设置在所述首联和尾联之间的第一、第二工作联。首联1、第一工作联(动臂)2、铲斗工作联(铲斗)3及尾联4由双头螺柱固连在一起。供油油路P、回油油路T从首联1贯通第一、二工作联和尾联4，载信号采集油路Lc负贯通首联1和第一、二工作联，负载反馈油路Ls贯通第一、二工作联和尾联4。
首联1由两位两通液控换向阀101、减压阀102组成。两位两通液控换向阀101的进油口与供油油路P连接，两位两通液控换向阀101的出油口与T回油油路连接，两位两通液控换向阀101的控制油口与负载反馈油路Ls连接。减压阀102进油口与供油油路P连接，减压阀102出油口与负载反馈油路Ls连接，减压阀102的控制油口与负载信号采集油路Lc连接。
动臂工作联2由第一压力补偿阀201、阀前单向阀202、动臂阀芯203、Lc反馈单向阀204、第一缓冲吸油阀205、流量再生阀206组成。压力补偿阀201采用两位两通型式，压力补偿阀201的进油口与供油油路P连接，压力补偿阀201的出油口与阀前单向阀202的进油口连接，第一压力补偿阀201的控制油路一侧与供油油路P和主阀芯203的出油油路2035连接，第一压力补偿阀201的控制油路另一侧与负载反馈油路Ls和第一压力补偿阀201出油口油路连接。阀前单向阀202的出油口与主阀芯203的进油口2033连接，主阀芯203的第一、二工作油口2031、2032分别与用于控制动臂的工作口A1、B1连接，主阀芯203采用三位五通型式。Lc反馈单向阀204的进油口与主阀芯203的出油油路2035连接,Lc反馈单向阀204的出油口与负载信号采集油路Lc连接，第一缓冲吸油阀205的进油口与用于控制动臂的工作口A1、B连接，第一缓冲吸油阀205出油口与T回油油路连接。流量再生阀206采用两位两通型式，通路位设置有单向阀，流量再生阀206进油口与铲斗阀芯303的第三工作油口3034出油油路(回油出口油路)连接，流量再生阀206的出油口与用于控制动臂的工作口A1连接，流量再生阀206的控制油口与动臂阀芯203换向的先导油路1a连接。
所述动臂阀芯203包括：第一工位，所述动臂阀芯203的进油口2033与第二工作油口2032以及出油油路2035连通，第一工作油口2031与第三工作油口2034连通；第二工位，所述动臂阀芯203的第一工作油口2301、第二工作油口2032以及进油口2033封闭，第三工作油口2034与出油油路2035连通；第三工位，所述动臂阀芯203的进油口2033与第一工作油口2031以及出油油路2035连通，第二工作油口2032与第三工作油口2034连通。
所述第一压力补偿阀201包括：
第一工位，所述第一压力补偿阀201的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第一压力补偿阀201的进油口与出油口封闭。
铲斗工作联3由第二压力补偿阀301、阀前单向阀302、铲斗阀芯303、Lc反馈单向阀304、第二缓冲吸油阀305。阀前单向阀302的进油口与供油油路P连接，阀前单向阀302的出油口与铲斗阀芯303的进油口3033连接，铲斗阀芯303的第一、二工作油口3031、3032分别用于控制铲斗动作的工作口A2、B2连接，铲斗阀芯303采用三位五通型式。Lc反馈单向阀304的进油口与铲斗阀芯303的出油油路3035连接,Lc反馈单向阀304的出油口与负载信号采集油路Lc连接，第二缓冲吸油阀305进油口与铲斗的工作油口A2、B2连接，缓冲吸油阀305出油口与回油油路T连接。第二压力补偿阀301采用两位两通型式，压力补偿阀301的进油口与铲斗阀芯303的回油出口油路3034第三工作油口连接，第二压力补偿阀301的出油口与系统回油T连接，第二压力补偿阀301控制油路一侧与铲斗阀芯303的出油油路3035连接，压力补偿阀301控制油路另一侧与负载反馈油路Ls连接。
所述铲斗阀芯303包括：
第一工位，所述铲斗阀芯303的第一工作油口3031与第四工作油口3034连通，进油口3303与第二工作油口3302以及出油油路3035连通；
第二工位，所述铲斗阀芯303的第一工作油口3031、第二工作油口3302以及进油口3033封闭，第三工作油口3034与出油油路3035连通；
第三工位，所述铲斗阀芯303的第二工作油口3302与第三工作油口3034连通，进油口3033与第一工作油口3031以及出油油路3035连通。
所述第二压力补偿阀301包括：
第一工位，所述第二压力补偿阀301的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第二压力补偿阀301的进油口与出油口封闭。
尾联4由压力补偿节流阀401、Ls溢流阀402组成。压力补偿节流阀401的进油口与负载反馈油路Ls连接，压力补偿节流阀401的出油口与回油油路T连接。Ls溢流阀402的进油口与负载反馈油路Ls连接，Ls溢流阀402的出油口与回油油路T连接。
本发明所述的多路阀按需调整流量分配、系统无压力叠加以及动臂快速下降前提下油缸无吸空功能的实现：动臂工作联2和铲斗工作联3控制的执行机构复合动作时，P口同时向动臂工作联2和铲斗工作联3供油。对于动臂联，压力油经过第一压力补偿阀201、阀前单向阀202、动臂阀芯203进入工作口控制执行机构复合动作，动臂阀芯203进口压力为Pf1，出口压力为Pc1，动臂阀芯203进油压差Δp1＝Pf1-Pc1，根据第一压力补偿阀201的控制油路设置，将动臂阀芯203的进出油口压力引入到第一压力补偿阀201的两侧控制端，确保动臂阀芯203进出油口压差和多路阀进油压力Pp与系统LS压力的差值相同，得到以下压力关系：Pp+Pc1＝Pls+Pf1，即Pp-Pls＝Pf1-Pc1＝Δp1(其中Pp为P口压力，Pls为Ls负载反馈压力)；对于铲斗联，压力油经过阀前单向阀302、铲斗阀芯303进入工作口控制执行机构复合动作，系统回油经第二压力补偿阀301流回油箱。铲斗阀芯303进口压力为Pp，出口压力为Pc2，铲斗阀芯303进油压差Δp2＝Pp-Pc2(忽略阀前单向阀302背压)；根据第二压力补偿阀301的控制油路设置，将铲斗阀芯303出油口压力和LS压力引入第二压力补偿阀301两侧控制端，确保铲斗阀芯303进出油口压差也和多路阀进油压力Pp与系统LS压力的差值相同，得到以下压力关系：Pc2＝Pls，即Pp-Pls＝Pp-Pc2＝Δp2，最终得到以下压力关系：Pp-Pls＝Δp1＝Δp2，即参与复合动作的工作联，主阀芯进油压差相等，在流量饱和情况下，不管动臂和铲斗负载如何变化，动臂阀芯203进出油口压差始终等于铲斗阀芯303进出油口压差，因此，参与复合动作的各工作联流量只与主阀芯进油阀口的开度即阀芯位移成比例，不受彼此间负载大小影响，操作手可以根据需求调整控制手柄倾角获得满意的操控性，确保了整机的协调性，解决了节流系统工作联之间流量顺序再生技术方案分流比固定、无法按需调整流量分配的问题，同时由于工作联采用并联进油油路，各工作联进油是独立的，因此不存在复合动作时系统压力叠加导致定量泵功率升高、发动机掉速影响三项和时间的问题。滑移装载机的调平阀只在动臂上升过程中保持铲斗水平，在动臂下降过程中，铲斗不自动调平，需要单独调整铲斗姿态确保铲斗水平接触地面，因此三项和中的动臂下降工况实际是动臂下降与铲斗内收的复合动作，如图1所示，先导1a、2a分别作用动臂阀芯203、铲斗阀芯303，动臂阀芯上位和铲斗阀芯上位分别接入油路工作，动臂和铲斗按照手柄倾角即阀口开度比例分流，实现动臂下降与铲斗内收复合动作，同时先导1a作用于流量再生阀206，流量再生阀206上位接入油路，铲斗阀芯303出油口即第二压力补偿阀301进油口的压力油在补偿器回油节流背压的作用下通过流量再生阀206上位单向阀通路向A1油路补油，保持A1回路即动臂油缸小腔不吸空，由于滑移装载机铲斗内收为铲斗油缸小腔进油，大腔回油，因此可供补油的流量达到铲斗进油的1.4倍以上，足以确保动臂下降速度与节流系统相同下的情况下实现动臂油缸小腔的压力不为负值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种多路阀，其特征在于，包括首联、第一工作联、第二工作联以及尾联；所述首联包括换向阀(101)以及减压阀(102)；所述换向阀(101)的进油口与供油油路(P)连接，出油口与回油油路(T)连接，控制油口与负载反馈油路(LS)连接；所述减压阀(102)的进油口与供油油路(P)连接，出油口与负载反馈油路(LS)连接，控制油口与负载信号采集油路(LC)连接；
所述第一工作联包括第一压力补偿阀(201)和动臂阀芯(203)，所述第一压力补偿阀(201)用于根据负载动态调整动臂阀芯(203)进出油口压差；
所述第二工作联包括第二压力补阀(301)和铲斗阀芯(303)，所述第二压力补偿阀(301)用于根据负载动态调整铲斗阀芯(303)进出油口压差；
所述尾联包括压力补偿节流阀(401)和LS溢流阀(402)，所述压力补偿节流阀(401)的进油口与负载反馈油路(LS)连接，出油口与回油油路(T)连接，LS溢流阀(402)的进油口与负载反馈油路(LS)连接，出油口与回油油路(T)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述第一压力补偿阀(201)的进油口与供油油路(P)连接，出油口经单向阀(202)后与动臂阀芯(203)的进油口(2033)连接；所述压力补偿阀(201)的控制油路一侧与供油油路(P)以及动臂阀芯(203)的出油油路连接，另一侧与负载反馈油路(LS)以及压力补偿阀(201)的出油油路连接；所述动臂阀芯(203)的第一工作油口(2031)以及第二工作油口(2032)和用于控制动臂动作的动臂工作口相连，第三工作油口(2034)和回油油路(T)连接，动臂阀芯(203)的出油油路(2035)经由第一LC反馈单向阀(204)和负载信号采集油路(LC)连接，流量再生阀(206)的进油口与铲斗阀芯(303)的第四工作油口(3034)相连，出油口与动臂阀芯(203)的第一工作油口(2031)相连。
3.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述第二工作联还包括阀前单向阀(302)；所述阀前单向阀(302)的进油口与供油油路(P)连接，出油口与铲斗阀芯(303)的进油口(3303)连接，铲斗阀芯(303)的第一工作油口(3031)与第二工作油口(3302)和用于控制铲斗动作的工作口相连，第二压力补偿阀(301)的进油口与铲斗阀芯(303)的第三工作油口(3304)的出口油路连接，第二压力补偿阀(301)出油口与回油油路(T)连接；第二压力补偿阀(301)的控制油路一侧与铲斗阀芯(303)的出油油路(3305)连接，另一侧与负载反馈油路(LS)连接；铲斗阀芯(303)的出油油路(3305)经由Lc反馈单向阀(304)后与负载信号采集油路(LC)连接。
4.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，包括：第一缓冲吸油阀(205)和第二缓冲吸油阀(305)；所述第一缓冲吸油阀(205)的进油口与用于控制动臂动作的动臂工作口相连，出油口与回油油路(T)相连，所述第二缓冲吸油阀(305)的进油口与用于控制铲斗动作的铲斗工作口相连，出油口与回油油路(T)相连。
5.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述动臂阀芯(203)采用三位五通型式，所述动臂阀芯(203)包括：
第一工位，所述动臂阀芯(203)的进油口(2033)与第二工作油口(2032)以及出油油路(2035)连通，第一工作油口(2031)与第三工作油口(2034)连通；
第二工位，所述动臂阀芯(203)的第一工作油口(2301)、第二工作油口(2032)以及进油口(2033)封闭，第三工作油口(2034)与出油油路(2035)连通；
第三工位，所述动臂阀芯(203)的进油口(2033)与第一工作油口(2031)以及出油油路(2035)连通，第二工作油口(2032)与第三工作油口(2034)连通。
6.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述铲斗阀芯(303)采用三位五通型式，所述铲斗阀芯(303)包括：
第一工位，所述铲斗阀芯(303)的第一工作油口(3031)与第四工作油口(3034)连通，进油口(3303)与第二工作油口(3302)以及出油油路(3035)连通；
第二工位，所述铲斗阀芯(303)的第一工作油口(3031)、第二工作油口(3302)以及进油口(3033)封闭，第三工作油口(3034)与出油油路(3035)连通；
第三工位，所述铲斗阀芯(303)的第二工作油口(3302)与第三工作油口(3034)连通，进油口(3033)与第一工作油口(3031)以及出油油路(3035)连通。
7.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述第一压力补偿阀(201)采用两位两通型式，包括：
第一工位，所述第一压力补偿阀(201)的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第一压力补偿阀(201)的进油口与出油口封闭。
8.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述第二压力补偿阀(301)采用两位两通型式包括：
第一工位，所述第二压力补偿阀(301)的进油口与出油口连通；
第二工位，所述第二压力补偿阀(301)的进油口与出油口封闭。
9.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述动臂阀芯(203)分别与第一先导油路(1a)、第二先导油路(1b)连接。
10.根据权利要求1所述的一种多路阀，其特征在于，所述铲斗阀芯(303)分别与第三先导油路(2a)、第四先导油路(2b)连接。
11.一种液压系统，其特征在于，包括权利要求1～10所述任意一项的多路阀。
12.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求11所述的液压系统。
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